Способ ликвидации прихватов колонны труб и устройство для его осуществления слип-018

СоюЗ Советскими Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 791921(22) Заявлено,"40177 (21) 2438087/22-03с присоединением заявки Мо(51)М, Кл, Е 21 В 23/00 Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытий(71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам(54) СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ КОЛОННЫ ТРУБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СЛИПИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам и устройствам для ликвидации прихватов колонны бурильных и обсадных труб. 5Известен способ ликвидации прихвата колонны бурильных труб, заключающийся в создании напряжений кручения колонны с помощью ротора, расфиксации закрученной колонны труб и стопорения 10 вращающейся колонны 11),Недостатком известного способа является то, что расфиксация закрученной колонны труб и последующее ее стопорение производят в верхней части 5 колонны, на поверхности, на значительном расстоянии от места прихвата колонны труб, что снижает эффективность воздействия ударных нагрузок на прихваченную часть колонны труб. 20Целью изобретения является повышение эффективности процесса освобождения прихваченных труб в скважине.Указанная цель достигается техническим решением, представляющим собой 25 новый способ ликвидации прихватов колонны труб, заключающийся в создании напряжений кручения колонны с помощью ротора, расфиксации закрученной колонны труб и стопорения вращающейся 30 колонны, осуществление которого обуславливается применением устройствановой конструкции.Изобретенный способ отличается отизвестного способа ликвидации прихватов колонны труб тем, что расфиксациюколонны труб производят непосредственно в зоне прихвата, а стопорение осуществляют путем возбуждения тангенциального удара по прихваченной частиколонны труб.Такой способ может быть осуществлен устройством для ликвидации прихватов колонны труб, включающим корпус с каналом, на внутренней поверхности которого имеются ударно-замковые шлицы и шпиндель с соответствующими ударно-замковыми шлицами на наружной поверхности 121,Однако такое устройство позволяетсоздавать незначительные крутильныеудары в пределах шага размещения планок по окружности, так как позволяетзакручивать колонну на небольшой угол,в пределах одного оборота, что необеспечивает создание значительныхтангенциальных нагрузок, сообщенныхприхваченному инструменту, Кроме того, известное устройство не создаетпоперечной вибрации прихва енных труб.Отличие устройства, позволяющего осуществить новый способ, состоит н том, что канал в корпусе ныполнен эксцентричным, а шпиндель выполнен с дополнительными рабочими шлицами, расположенными соответственно в среднейи нижней его частях, причем дополнительные рабочие шлицы шпинделя смещены относительно ударно-замковых шлицов на 90 ф, а расстояние между рабочими и стопорными шлицами шпинделяпревышает 10-кратную длину шлицовкорпусаНа фиг, 1 изображен общий вид устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - сечение А-А; на фиг. 3 сечение Б-Б; на фиг. 4 - сечение В-В; на фиг. 5 - корпус устройства; на фиг. б - шпиндель; на фиг. 7 замок; на фиг. 8 - общий вид устройства в аксонометрии.Устройство состоит из внешней части - полого корпуса 1 и внутренней - шпиндельной части 2. Внутренняя расточка корпуса, в которой перемещается шпиндель этого снаряда, выполнена эксцентрично по отношению к наружному диаметру (фиг. 2, сечение А-А). 25В верхней части корпуса имеется переводник З,н котором размещены резиновые уплотнительные кольца 4, Внутренняя расточка переводника выполнена после закрепления его с корпусом 39 устройства при помощи замковой рез:- бы с тем же эксцентриситетом, что и кОрпус. В нижней внутренней части корпуса имеются два противоположно расположенных ударно-замковых шлица 35 5 (фиг, 5), профиль и размеры которых в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, представляют собой четвертую часть кругового кольца, Вверху шпиндельная часть соединена при помощи резьбы с трубой-удлинителем 6, которая вместе с уплотнительными кольцами предохраняет устройство от размыва буровым раствором, Шпиндельная часть в верхней, средней и нижней зонах имеет по дна противополож но расположенных шлица, разделенных между собой цилиндрическими проточ.ками (фиг. 2, 3 и 4,сечения А-А, Б-Б и В-В). Профиль и диаметральные размеры (фиг. б) верхних ударно-замко-50 вых 7 и средних рабочих шлицев 8 та- кие же, как и у корпуса устройства, нижние стопорные шлицы 9 шпиндельной части выполнены с тем же профилем, но длина дуги у кругового кольца вдвое короче, чем у ударно-замковых и рабочих шлицев. Ударно-замковыешлицы шпиндельной части относительнорабочих смещены на 90 ф, а цилиндрическая проточка, разделяющая их, позволяет при сборке устройства произнес ти соединение корпуса шпиндельной части устройства. Для соединения необходимо ударно-замковые шлицы корпуса завести в межшлицевое пространство ударно-замковых шлицев шпиндель ной части, Затем, располагая эти шли цы в верхней цилиндрической проточке шпндельной части, развернуть их на,90 и эафиксиронать это положение ,корпуса с помощью ограничителя замка 10 фиг. 7), который приваривается электросваркой к средним рабочим шлицам и самой шпиндельной части. Шпиндель устройства для обеспечения циркуляции и пропуска торпеды имеет сквозной канал; для соединения с прихваченными трубами и ловильным инструментом устройство снабжено резьбами, Ограничитель-замок одной своей стороной продолжает средние рабочие шлицы шпиндельной части, тем самым не позволяет ударно-замконйм шлицам корпуса вновь попадать в межшлицевое пространство ударно-замковых шлицев шпинделя,тем самым препятствуя разъединению корпуса и шпинделя. Другой своей стороной вместе с средними рабочими шлицами шпинделя образует пространство, в котором наполовину по своей ширине могут размещаться ударно-замковые щлицы корпуса.Для осуществления динамического воздействия тангенциального напранления на зону прихвата предлагается испольэовать потенциальную энергию кручения бурильных труб, предварительно созданную и зафиксированную в них, которая затем переходит в кинетическую, т. е, в энергию вращающихся масс с последующим мгновенным стопорением их остановкой, в результате которой происходит мощный крутильный удар, передаваемый через трубы в зону прихвата.Принцип работы устройства в крутильно-динамическом режиме заключается н следукщем. После соединения его с прихваченными трубами и проведения подготовительных работ в скважине осуществляется его зарядка для работы. С этой целью фиксируется собственный вес колонны с устройством и произ:водится ее натяжка на 1,5-3 тс сверх собственного веса, Затем ротором сообщается колонне крутящий момент вправо до 1 оборота отдачи стола ротора, что, независимо от первоначального расположения ударно-замковых шлицен корпуса, позволит расположить их в межшлицевом пространстве средних шлицев шпинделя. Кроме того, с помощью ротора буровой установки колонне бурильных труб сообщается предельный расчетный крутящий момент, который, затем, фиксируется стопорными устройствами ротора. При застопоренном роторе колонна труб вновь плавно спускается до момента попадания ударно-замковых шлицев кор пуса н зону цилиндрической проточки шпинцельной части, которая расположена между рабочими и стопорными шлицами шпинделя, В этот момент происходит освобождение нижней части бурильных труб от защемления и под действиемранее зафиксированного крутящего момента она начинает раскручиваться,набирая скорость, Так как внутренняярасточка корпуса выполнена эксцентрично по отношению к наружному своемудиаметру, то при вращении возбуждаются поперечные колебания, которые (через шпиндель передаются прихваченнымтрубам. Вынужденные колебания, возбуждаемые устройством в прихваченныхтрубах, способствуют снижению силсцепления в зоне прихвата,10При дальнейшем спуске колонныбурильных труб ударно-замковые шлицыкорпуса попаДают в зону стопорныхшлицев шпинделя, которые мгновенностопорят вращающуюся колонну, в реэультате чего создается мощный крутильный динамический удар, переданаемый прихваченной части труб, Расположение корпуса относительно шпинделя в момент нанесения крутильного 2 Оудара представлено на фиг. 8. Силаудара может регулироваться величинойпредварительно созданного в колоннетруб крутящего момента ивременемраскручивания после освобождения еенижней части от защемления.После создания крутильного удараколонна бурильных труб поднимаетсядо первоначального положения, и выполняются последовательно все перечисленные выше операции до получения 30следующего удара. Таким образом наносится определенное количество крутильных ударов по прихваченным трубам, а затем, изменяя направлениеприложения динамических нагрузок, соз дают ударные осевые нагрузки вверхили вниз, в зависимости от принятогоспособа работ,Таким образом, чередуя работу уст-,ройства в осевом и крутильном направлениях, можно создавать ударные нагрузки на прихваченные трубы, добиваясь ликвидации прихвата и извлечения из скважины прихваченных элементов бурильного инструмента,Возможность создания сложного на-, 45гружения на прихваченные трубы с реализацией крутильных динамическихнагрузок в сочетании с радиальнымиобеспечивает постепенный отрыв трубот стенок скважины или фильтрацион- ЗОной корки и создает более благоприятные условия для интенсивного проникновения в зону прихвата агентовжидкостных ванн. В совокупности всеэти действия обеспечивают ликвидацию 55прихватов даже в тех случаях, в которых другие устройства ударного иударно-вибрационного принципов действия оказываются неэффективными. Технико-экономической эффект изобретения заключается в значительном сокращении времени ликвидации прихватов колонн труб и уменьшении трудовых и материальных затрат по восстановлению ствола скважины до нормального состояния,Использование этого устройства значительно расширит область эффективного использования этого метода ликвидации прихватов, так как позволит ликвидировать сложные прихваты, вызванные заклиниванием элементов бурильной колонны в стволе скважины с последующим распространением зоны прихвата под действием перепада давления и сил адгезии.Формула изобретения1. Способ ликвидации прихватов колонны труб, заключающийся в создании напряжений кручения колонны с помощью ротора, расфиксации закрученной колонны труб и стопорения вращающейся колонны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса освобождения прихваченных труб в скважине, расфиксацию колонны труб производят непосредственно в зоне прихвата, а стопорение осуществляют путем возбуждения тангенциального удара по прихваченной части колонны труб.2. устройство для осуществления способа по и. 1, включающее корпус с каналом, на внутренней поверхности которого имеются ударно-замковые шлицы и шпиндель с соответствующими ударно-замковыми шлицами на наружной поверхности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что канал в корпусе выполнен эксцентричным, а шпиндель выполнен с дополнительными рабочими шлицами, расположенными соответственно в средней и нижней его частях, причем дополнительные рабочие шлицы шпинделя смещены относительно ударно-замковых шлицов на 90 ф, а расстояние между рабочими и стопорными шлицами шпинделя превышает 10-кратную длину шлицов корпуса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Инструкция по борьбе с прихватами колонны труб при бурении скважин,М., "Недра", 1976, с. 42 (прототип). 2. Авторское свидетельство СССР Р 474600, кл. Е 21 В 23/00, 21,12.72791921 Фиг. 7 Редактор Т.Никольска одписное ирамГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийМосква, Ж, Рауюская наб.,каз4/5 Проектная,илиад П П атент , г. агород ВНИИП по 11303